多智慧型體分散自適應控制中的反饋學習機制及其極限

《多智慧型體分散自適應控制中的反饋學習機制及其極限》是依託北京理工大學，由馬宏賓擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：多智慧型體分散自適應控制中的反饋學習機制及其極限
• 依託單位：北京理工大學
• 項目負責人：馬宏賓
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

多智慧型體系統是複雜系統的一種典型形式，其特徵為個體間通過耦合產生相互作用和影響，系統整體的行為同時取決於個體的內部結構和個體間相互作用的影響，因此個體行為與整體行為之間的關係就成為一個基本的科學問題。複雜控制系統的子系統間不僅存在耦合，還常具有耦合作用未知、信息交換拓撲受限、信息傳輸失真、信道容量受限等多種不確定性因素，加上子系統內部本身還可有各種不確定性，因此難以通過側重於單系統控制器設計的傳統控制理論來進行分析與綜合。本項目在已有工作研究架構基礎上，通過對智慧型體引入反饋學習機制，使其充分利用所能獲取的局部信息，從理論與仿真及套用角度探討自主多智慧型體能否以分散方式實現系統整體的控制目標（穩定性、性能指標、跟蹤、編隊等），回答反饋學習機制在複雜系統中能起到的作用或根本局限等基本科學問題。本類問題源於郭雷院士開創的反饋機制能力極限研究，而定位於加深對複雜系統控制基本問題的理解。

結題摘要

本項目按照申請報告的研究計畫，主要理論成果如下：對有未知參數的離散時間一維及高維線性系統，提出並分析全新而基本的一步及多步猜測自適應估計及控制，進而套用於多智慧型體系統以對付未知的耦合參數；對具有多種不確定性的三角結構非線性系統，提出並分析輸出反饋預測自適應控制，進而套用於具有隱式領航者的多智慧型體系統實現協同跟蹤；對狀態未知的不確定線性系統，提出並分析全新的序貫自適應卡爾曼濾波、有限模型自適應濾波及相應控制，進而套用於多智慧型體系統，提出並分析多種多智慧型體分散濾波；對同時有參數及非參數不確定性的多智慧型體系統，提出並分析多智慧型體分散半參數自適應控制算法；提出並分析基於自適應切換的多種新型粒子群最佳化；提出新型的機器人最優編隊。對定位跟蹤、導航制導、編隊圍捕、人機互動等多智慧型體控制的實際背景，在建模分析的基礎上，根據系統結構及問題特點，利用反饋信息進行自適應估計與控制，提出基於自適應切換群最佳化的定位跟蹤技術、基於目標軌跡預測及策略估計的自適應飛彈制導算法、基於有限模型自適應濾波的陀螺降噪、基於序貫自適應卡爾曼濾波的初始對準、基於群最佳化算法的機器人最優編隊、基於自適應學習機制的人機智慧型互動等技術。出版專著章節2部；發表論文近30篇，其中SCI 已檢索5篇，EI 已檢索20餘篇；申請發明專利4項。這些理論及套用成果從多個角度、針對多種多智慧型體系統的背景探討了反饋學習機制所起到的作用與極限，表明自適應學習機制能夠在一定條件下有效地對付系統中的各種不確定性，包括智慧型體間的耦合不確定性。項目負責人獲得霍英東青年教師獎1項，項目成員獲得北京市青年英才項目1項。